一阶滤波_一阶滤波时间常数 - CSDN
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  • 一阶滤波器

    2019-08-29 20:34:07
    1. 一阶滤波算法的原理 一阶滤波,又叫一阶惯性滤波,或一阶低通滤波。是使用软件编程实现普通硬件RC低通滤波器的功能。 一阶低通滤波的算法公式为: Y(n)=αX(n) (1-α)Y(n-1) 式中:α=滤波系数;X(n)=本次...

     1. 一阶滤波算法的原理 

    一阶滤波,又叫一阶惯性滤波,或一阶低通滤波。是使用软件编程实现普通硬件RC低通滤波器的功能。 

    一阶低通滤波的算法公式为:

                                                    Y(n)=αX(n) (1-α)Y(n-1) 

      式中:α=滤波系数;X(n)=本次采样值;Y(n-1)=上次滤波输出值;Y(n)=本次滤波输出值。 

    一阶低通滤波法采用本次采样值上次滤波输出值进行加权,得到有效滤波值,使得输出对输入有反馈作用。

    2. 一阶滤波算法的程序(适用于单个采样)

    #define a   0.01        //滤波系数a(0-1)
     
    char value;             //滤波后的值
    char new_value;         //新的采样值
     
    char filter() 
    { 
        char new_value; 
        new_value = get_ad(); 
        return a *value +(1-a)*new_value;
    }

    3. 一阶滤波算法的不足 

    1.关于灵敏度和平稳度的矛盾 

         滤波系数越小,滤波结果越平稳,但是灵敏度越低;

         滤波系数越大,灵敏度越高,但是滤波结果越不稳定。

         一阶滤波无法完美地兼顾灵敏度和平稳度。有时,我们只能寻找一个平衡,在可接受的灵敏度范围内取得尽可能好的平稳度。而在一些场合,我们希望拥有这样一种接近理想状态的滤波算法。即:

         当数据快速变化时,滤波结果能及时跟进(灵敏度优先);

         当数据趋于稳定,在一个固定的点上下振荡时,滤波结果能趋于平稳(平稳度优先)。

    2.关于小数舍弃带来的误差 

           一阶滤波算法有一个鲜为人知的问题:小数舍弃带来的误差。 比如: 本次采样值=25,上次滤波结果=24,滤波系数=10, 根据滤波算法:

          本次滤波结果=(25*10+24*(256-10))/256=24.0390625 
          但是,我们在单片机运算中,很少采用浮点数。因此运算后的小数部分要么舍弃,要么进行四舍五入运算。这样一来,本例中的结果24.0390625就变成了24。假如每次采样值都=25,那么滤波结果永远=24。也就是说滤波结果和实际数据一直存在无法消除的误差。


    4.飞控中的低通滤波算法

    thr_lpf+=(1 / (1 + 1/(2.0f * 3.14f * T )))*(height_thr - thr_lpf)

    看这个变量名这应该是对油门进行低通滤波,于是我就注释上低通滤波

    整理一下上式可以得到

     

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  • 一阶低通滤波算法

    千次阅读 2018-09-28 11:05:31
    https://blog.csdn.net/u013608300/article/details/78814693 // 分析原理 https://blog.csdn.net/zhuoyinping7159/article/details/80880648... https://www.sohu.com/a/233360876_466960 //【干货】飞控中的一阶R...

    https://blog.csdn.net/u013608300/article/details/78814693 // 分析原理

    https://blog.csdn.net/zhuoyinping7159/article/details/80880648 //数字低通滤波器的原理及实现

    https://www.sohu.com/a/233360876_466960 //【干货】飞控中的一阶RC低通滤波算法

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  • 算法学习笔记之一阶低通滤波算法

    万次阅读 多人点赞 2016-09-27 11:33:17
    1. 一阶滤波算法的原理  一阶滤波,又叫一阶惯性滤波,或一阶低通滤波。是使用软件编程实现普通硬件RC低通滤波器的功能。  一阶低通滤波的算法公式为:  Y(n)=αX(n) (1-α)Y(n-1)   式中:α=滤波系数;X...


     1. 一阶滤波算法的原理 

    一阶滤波,又叫一阶惯性滤波,或一阶低通滤波。是使用软件编程实现普通硬件RC低通滤波器的功能。 

    一阶低通滤波的算法公式为:

                             Y(n)=αX(n) (1-α)Y(n-1) 

      式中:α=滤波系数;X(n)=本次采样值;Y(n-1)=上次滤波输出值;Y(n)=本次滤波输出值。 

    一阶低通滤波法采用本次采样值与上次滤波输出值进行加权,得到有效滤波值,使得输出对输入有反馈作用。

     2. 一阶滤波算法的程序(适用于单个采样) 

    #define a   0.01                // 滤波系数a(0-1)
    
    char value;                    //滤波后的值
    char new_value;                 //  新的采样值
    
    char filter() 
    { 
    char new_value; 
    new_value = get_ad(); 
    return 0.01*value + (1-0.01)*new_value;
     }

    </pre><pre>


    3. 一阶滤波算法的不足 


    1. 关于灵敏度和平稳度的矛盾 

         

          滤波系数越小,滤波结果越平稳,但是灵敏度越低;

          滤波系数越大,灵敏度越高,但是滤波结果越不稳定。


         一阶滤波无法完美地兼顾灵敏度和平稳度。有时,我们只能寻找一个平衡,在可接受的灵敏度范围内取得尽可能好的平稳度。而在一些场合,我们希望拥有这样一种接近理想状态的滤波算法。
    即:

         当数据快速变化时,滤波结果能及时跟进(灵敏度优先);

         当数据趋于稳定,在一个固定的点上下振荡时,滤波结果能趋于平稳(平稳度优先)。

     

    2. 关于小数舍弃带来的误差 


       一阶滤波算法有一个鲜为人知的问题:小数舍弃带来的误差。 比如: 本次采样值=25,上次滤波结果=24,滤波系数=10, 根据滤波算法:

          本次滤波结果=(25*10+24*(256-10))/256=24.0390625 
       但是,我们在单片机运算中,很少采用浮点数。因此运算后的小数部分要么舍弃,要么进行四舍五入运算。这样一来,本例中的结果24.0390625就变成了24。假如每次采样值都=25,那么滤波结果永远=24。也就是说滤波结果和实际数据一直存在无法消除的误差。

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  • RC一阶低通滤波器

    万次阅读 多人点赞 2018-08-13 17:35:49
    由于工作原因一直在接触滤波器,但是对其详细概念和原理一知半解,所以一直想好好学习一下。最近终于抽出时间搜遍各种资料,但总觉得知识点太散,不太方便系统的理解,所以自己整理了一下,希望有所帮助。...

    由于工作原因一直在接触滤波器,但是对其详细概念和原理一知半解,所以一直想好好学习一下。最近终于抽出时间搜遍各种资料,但总觉得知识点太散,不太方便系统的理解,所以自己整理了一下,希望有所帮助。

    第一次编辑发博客,实在不易,word编辑好了,想直接拷贝上来还不行,公式无法复制,只好一个个截图,实在尴尬!是不是我没掌握技巧。

    文章参照和汇集多位大神之作,如有侵权还请给予谅解,谢谢!@长弓的坚持 @JasonLeaster

     https://blog.csdn.net/wordwarwordwar/article/details/53495616  //对滤波器截止频率的解释非常详细,@长弓的坚持

    https://blog.csdn.net/cinmyheart/article/details/26759659    //对bode图的讲解实在精妙,@JasonLeaster

    1. 滤波器截止频率的理解

    物理学电机工程学中,一个系统的输出信号的能量通常随输入信号的频率发生变化(频率响应)。截止频率英语Cutoff frequency[1]是指一个系统的输出信号能量开始大幅下降(在带阻滤波器中为大幅上升)的边界频率。

    • 概述

    电子滤波器等信号传输通道中的诸如低通高通带通带阻等频带特性都应用了截止频率的概念。截止频率有时被定义为电子滤波器的导通频带和截止频带的交点,例如电路标称输出信号减3分贝的位置的频率。在带阻滤波器中,截止频率则被定义在输出信号能量大幅上升(或大幅下降)、失去“阻止”(或失去“通过”)信号效果的位置。在波导管或者天线的例子中,截止频率通常包括上限频率和下限频率。

    截止频率的概念除了在电子工程有广泛应用,截止频率的概念还在等离子区振荡中有所应用。

     

     

    • 电子学

    参见:波德图分贝

    电子学中,截止频率是电路(例如导线、放大器、电子滤波器)输出信号功率超出或低于传导频率时输出信号功率的频率。通常截止频率时输出功率为传导频率的一半,在波德图相当于为降低3分贝的位置所表示的功率,因为此时功率比例 传到频带上的输出功率[2]

    • RC低通滤波器

    当信号频率低于这个截止频率f0时,信号得以通过;当信号频率高于这个截止频率时,信号输出将被大幅衰减。这个截止频率即被定义为通带和阻带的界限。

                                http://s10.sinaimg.cn/orignal/66d362d7tx6DfixCrPjb9&690

    • 网络函数

            

    其中:1/RC 有频率的量纲。如令代入公式(1)得到

                                  

    • 幅频特性和相频特性

    根据公式(2)

                             

                         

    • 计算dB增益

                     

                     

    • Matlab 绘制bode plot

    根据网络函数,将s=jw 代入则有

                                                          

    一阶低通滤波器Matlab 代码

    clear all

    clc

    syms s

    hold on

    %% abstract the object which is controled into a function 1/(s+1) 

    num = 1;

    den = sym2poly(s+1);

    G = tf(num,den);

    bode(G);grid on;

    得到Bode图如下:

                                                         

    • 回顾截止频率的定义

                                             

    结合幅频特性和Bode 图来理解截止频率似乎就明了了:

    • 当f<<f0时,信号完整通过,输出信号功率大约等于输入信号功率;
    • 当f=f0时,信号受到-3db压制,此时,输出信号功率大约为输入信号信号功率的0.707;
    • 当​​f>>f0​​​​​ ,信号被截止,也就是信号受到 的抑制。

    总结:小于截止频率的信号保持通过,大于截止频率的信号被截止,越大被拦截的越干净,所以称之:低通滤波器

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  • 一阶滤波算法公式推导

    千次阅读 2017-02-28 13:11:10
    事情的起因是这样的,以为同时在网上看到了程序匠人写的一份关于一阶滤波算法的文章(文章链接:http://www.docin.com/p-745334438.html),对里面的一个推导过程不太理解,我就一时热心帮忙看了一下,顺便把推导...
  • 一阶RC低通滤波

    万次阅读 2017-04-24 10:59:39
    一阶RC低通滤波 从模拟到数字  本文整理自网络、《匠人手记》等书籍文章 模拟电路低通滤波时域、频域软件低通滤波 典型电路   图1 典型RC电路  直流、交流、脉冲信号都可以用它 时域 电容...
  • 数字 一阶低通滤波器 详细分析

    万次阅读 2019-12-18 16:15:12
    事件的起因是下图1,朋友偶然说到一阶低通滤波器,借此来详细介绍一阶低通滤波器的原理,并附上matlab仿真程序代码。图1中的一阶低通数字滤波器的公式为Eq(1): y(n) = q*x(n) + (1-q)*y(n-1)Eq(1) 其中,y(n)表示...
  • 数字 一阶低通滤波器 详细分析 作者:冰三点水 原创内容,转帖请注明出处:http://blog.csdn.net/u013608300/article/details/78814693 事件的起因是下图1,朋友偶然说到一阶低通滤波器,借此来详细介绍一阶低通...
  • 【滤波器学习笔记】一阶RC低通滤波

    万次阅读 多人点赞 2016-08-31 18:10:50
    一阶RC低通滤波从模拟到数字 本文整理自网络、《匠人手记》等书籍文章 模拟电路低通滤波时域、频域 软件低通滤波 典型电路 图1 典型RC电路 直流、交流、脉冲信号都可以用它时域电容电流: Ic=dqdt=d(C∙Uo)dt=...
  • 一阶滤波算法之深入研究

    千次阅读 2016-03-05 08:26:04
    一阶滤波算法的原理: 一阶滤波,又叫一阶惯性滤波,或者一阶低通滤波,是使用软件编程实现硬件RC低通滤波的功能。 一阶低通滤波的算法为: Y(n) = aX(n)(1 - a)Y(n - 1); 式中:A = 滤波系数,X(n) = ...
  • 算法学习之:一阶滞后滤波算法

    万次阅读 2020-10-09 11:43:24
    1. 一阶滤波算法的原理一阶滤波,又叫一阶惯性滤波,或一阶低通滤波。是使用软件编程实现普通硬件RC低通滤波器的功能。一阶低通滤波的算法公式为: Y(n)=αX(n) (1-α)Y(n-1) 式中:α=滤波系数;X(n)=本次采样值;Y...
  • 一阶低通滤波器算法实现

    千次阅读 2020-05-25 22:47:43
    请关注本人的技术分享微信公众号:
  • 一阶低通滤波器和二阶低通滤波器

    万次阅读 2016-10-25 11:00:41
    一阶RC低通滤波器的幅频特性是 -10lg[1+(f/fp)^2] PWMDAC需要把谐波滤除,需要滤波器达到-44dB的衰减。 -10lg[1+(f/fp)^2]=44 f/fp=158.468 二阶RC低通滤波器的幅频特性是 -20lg[1+(f/fp)^2] 同理: f/fp=...
  • 一次一阶滞后滤波算法的使用经历

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    在做一个指南针的程序时,发现数据抖动的很厉害。去和芯片厂商的咨询,被告知是sensor安放的位置的问题,当前的原始数据和哪吒的风火轮一样,极为不规则,像火苗到处乱窜,只有改板子才能解决。...
  • 一阶滞后滤波

    千次阅读 2014-04-19 15:46:21
    一阶滞后滤波法  A、方法:  取a=0~1  本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果  B、优点:  对周期性干扰具有良好的抑制作用  适用于波动频率较高的场合  C、缺点:  相位滞后,灵敏度低 ...
  • 一阶高通滤波器

    千次阅读 2017-08-21 11:03:15
    RC电路如下: 推导过程如下: 参考博文:http://blog.csdn.net/luoshi006/article/details/51459884
  • 一阶互补滤波

    万次阅读 多人点赞 2017-10-20 23:20:19
    MPU6050可以获得加速度和角速度,但是由于传感器的噪声信号比较大,无法直接通过两个数据来获得该轴上的角度,因此,需要进行互补滤波来近似得到一个比较准确的角度。 传感器原始数据特点分析:加速度数据,不是很...
  • 一阶数字低通滤波器/积分滤波器

    千次阅读 2018-04-15 19:20:55
    一阶数字低通滤波器/积分滤波器 从直观上理解,积分器是把前面很多个输入值进行累加。...一阶滤波,又叫一阶惯性滤波,或一阶低通滤波。 一阶低通滤波的算法公式为: Y_k=a*X_k+(1-a)*Y_(k-1) =Y_(k-1)+(X_...
  • 1、卡尔曼滤波函数 void Kalman_Filter_X(float Accel, float Gyro) { Angle_X_Final += (Gyro - Q_bias_x) * dt; //先验估计 Pdot[0] = Q_angle - PP[0][1] - PP[1][0]; //Pk-先验估计误差协方差的微分 Pdot[1...
  • 一阶互补滤波 卡尔曼滤波 从图中滤波效果可以看出,卡尔曼滤波的数据更加平滑,贴近真实值。
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